DOI:10.1016/j.apsusc.2020.147678
在本研究中，通過單噴嘴共靜電紡絲和隨后的煅燒兩步合成了一種介孔復合材料系統，該系統由碳纖維芯層和Co1.5Mn1.5O4尖晶石納米晶殼層組成。得益于所獲得的核殼結構，該復合材料在兩電極配置下顯示出較高的比電容，在0.28 A g-1時高達384 F g-1，在50 mV s-1下的2000次循環后無電容損耗。由于氧化還原活性殼和導電芯的協同作用，尖晶石納米晶體的摻入改善了復合纖維的電容性能，使這種新型材料有望用于對稱超級電容器。
圖1.對稱超級電容器裝置中材料的復合結構形成及其組裝的示意圖。初生雜化相分離纖維，其PVP相中含分散的金屬離子（左）。標記橫截面的CF@Co1.5Mn1.5O4復合材料（左中），自立式電極（右中）和標記電池組件的自制Swagelok?電池（右）。
圖2.（a，b）初紡雜化纖維在不同放大倍率下的FE-SEM圖像，相應的直徑分布如圖（c）所示；（d，e）空氣穩定纖維的FE-SEM圖像，直徑分布如圖（f）所示；（g，h）CF@Co1.5Mn1.5O4復合纖維的FE-SEM圖像，其直徑分布如圖（i）所示。
圖3.（a）初生雜化（黑線）和水提取纖維（灰線）的FTIR光譜，其標記帶對應于PAN（紅點）和PVP（藍點）聚合物，（b）CF@Co1.5Mn1.5O4的FTIR光譜和（c）相應的XRD圖譜。
圖4.（a）CF@Co1.5Mn1.5O4的橫截面SEM顯微照片，黃色和紅色箭頭分別表示CFs和沉積的保護性C層，（b）CF@Co1.5Mn1.5O4的STEM HAADF顯微照片,以及錳（Mn）、鈷（Co）、氧（O）和碳（C）元素分布圖。
圖5.Co1.5Mn1.5O4尖晶石納米顆粒的HAADF STEM實驗圖像（a）以原子分辨率拍攝，插圖：HR圖像與代表原子列位置的模型圓重疊（藍色表示較高的金屬原子占有率，橙色表示較低的金屬原子占有率），而對于氧氣柱位置而言則為黃色），（b）高放大倍率下標記的刻面取向，（c）原子分辨率圖像的FFT，其中標記了禁止反射，（d）標記K和L邊緣的尖晶石納米顆粒中元素的EELS光譜，插圖：Mn和Co的L3/L2白線強度比，以及（e）標記碳K邊緣的碳纖維的EELS光譜。
圖6.CF@Co1.5Mn1.5O4復合纖維的（a）Co 2p，（b）Mn 2p，（c）O 1s和（d）C 1s的高分辨率XPS光譜，標記的峰對應于Co和Mn的各種氧化態，標記的結合能對應于O和C光譜中存在的各種峰。
圖7.CF@Co1.5Mn1.5O4對稱超級電容器的電化學性能。（a）在各種掃描速率下的CV曲線（圖中標出），（b）在1 mV s-1的掃描速率下的CV曲線，（c）在10 mV s-1的掃描速率下裸碳（灰色）和復合纖維（綠色）的CV曲線，（d）在各種恒定電流下的充電/放電曲線，（e）倍率性能，（f）Ragone圖。
圖8.（a）CF@Co1.5Mn1.5O4超級電容器設備以50 mV s-1的掃描速率進行循環獲得的電容保持率，插圖：以1 mV s-1的掃描速率進行穩定性測試前后的CV曲線，（b）奈奎斯特圖，頻率范圍為10mHz-100kHz，RMS幅度為5mV（插圖：較高頻率下的奈奎斯特圖）。
